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地下建筑空间空气污染物的试验研究及来源分析
2001 年至 2010 年期间发表了关于典型地下空间（地下商场、地铁车站、地下车库）空气质量的重要文献 61 篇，地域范围涉及北京、上海、南京、哈尔滨、石家庄、重庆、成都、广州等地区，其中涉及地铁车站23 篇，涉及地下停车场 12 篇，涉及地下商场 23篇，其他 3 篇。在地铁车站相关论文中，涉及一氧化碳 18 篇，二氧化碳 12 篇，氨和甲醛分别为 6 篇，二氧化硫 2 篇；在地下停车场相关论文中，涉及一氧化碳6篇，二氧化碳2篇，甲醛 1 篇；地下商场相关论文中，涉及一氧化碳10 篇，二氧化碳 18 篇，氧气、氡、甲醛分别为4 篇。具体情况统计见表1。
从表1可以看出，一氧化碳、二氧化碳、PM10以及甲醛出现频率最高，说明它们是地下空间空气质量最为关注的指标；氧作为生存保障气体，也受到关注；其他如苯、氡、二氧化硫等，关注较少。
（1）选定评价标准根据地下建筑空间的用途分别采用不同的评价标准：
①地下商场空气品质的直接相关标准是GB/T17216-1998《人防工程平时使用环境卫生标准》中的《地下商场的空气质量标准》。此标准指出，人防工程中除标准值以外的卫生要求应符合 GB 9670-1996《商场（店）、书店卫生标准》等标准规定，因此应取上述两种标准中的污染物浓度下限值作为地下商场空气品质标准；
②地铁车站的空气品质标准选定为GB 9672-1996《公共交通等候室卫生标准》；
③对于地下车库污染物浓度限值而言，目前我国尚没有相关标准，考虑到车库中长时间停留的多为工作人员，因此引用GBZ2-2002《工作场所有害因素职业接触限值》中的相关指标作为地下车库空气品质评价基准。
（2）数据分析
1）地铁车站的空气卫生状况相对较好，常测污染物 CO2、CO、可吸入颗粒物 PM10、甲醛等的浓度测试结果符合卫生标准要求。
2）地下停车场污染源主要为汽车尾气，含有CO 、NOx、SO2、烃类、烟尘微粒、TVOC 等有害成分。表2列举了国外部分国家以及国内部分城市的地下停车场的CO 浓度。结果显示国外地下停车场的空气质量整体上好于国内，国内部分地下停车场的一氧化碳浓度偏高。
3）地下商场污染物测试中，分别选取地下地上商场中主要污染物 CO2、CO、可吸入颗粒物PM10、甲醛的数据，对比结果表明：地下商场的空气品质明显差于地上商场。其污染物分布具有如下特征。
① CO2：地上商场的测试结果大多数符合标准，而地下商场约有一半存在超标现象，个别浓度达到标准限值4倍以上。
②可吸入颗粒物 PM10：地上、地下商场均普遍超标，某些地上商场的测试结果超标1倍~4倍，而某些地下商场超标3倍~10倍以上。
③ CO：部分地下、地上商场均存在超标现象，但地上商场的浓度均值大多达标。
④总挥发性有机物（TVOC）中甲醛是其主要代表，分析结果表明，部分地上与地下商场甲醛浓度均超标。
1 试验研究
从调研的文献数据分析可以看出，常规污染物在地下空间大量存在，为使数据更具说服力，作者分别选取了几处比较典型的地下空间建筑作为测量对象。
（1）测试方法
选取了位于南京地区的三个国防、人防工程在夏季进行了测试和调查。本次测试选择了两种不同类型的地下工程：（www.iwuchen.com）一是处于维护管理状态的江苏省人防指挥所和工程兵工程学院珠山教学坑道；二是平时使用的夫子庙人防地下商场。江省人防指挥所属于坑道式人防工程，平时有少数人员值班，空调除湿系统正常运行；珠山教学坑道属坑道式国防工程，夏季封闭防潮，冬季自然通风，测试时空调除湿系统未运行；夫子庙人防地下商场属浅埋地下人防工程，作为书城、服装商场和小商品市场使用，空调除湿系统定时运行。测试中，对上述工程内部的一氧化碳、二氧化碳、甲醛、TVOC、氡及其子体等污染物进行了测试。测试时，大多数采用不同类型的直读仪器现场测试，少数指标采取现场采样后返回实验室进行分析。检测所使用的检测方法及仪器见表3。
（2）数据结果
江苏省人防指挥所、珠山教学坑道、夫子庙人防地下商场的空气质量测定结果，见表4—表6。2 空气污染物分布特征及成因分析
（1）江苏省人防指挥所
江苏省人防指挥所是属于坑道式人防工程，是重要的战备指挥工程，战时会有大量的人员进入，其空气质量对指挥员和战士的健康非常重要。从表4可以看出，指挥所内部空气质量不佳，各种污染物浓度较高。这与人防指挥所建成时间较长，平时处于维护管理状态，通风量不够有关。其中指挥长室内一氧化碳、二氧化碳的浓度最高，这主要因为指挥长室长时间处于封闭状态，空气流通不畅。人防指挥所会议室地面析出率达90.2，是因为采用了紫红色的花岗岩，放射性相应核素含量高的缘故。地下工程内部环境的氡浓度主要和工程所在位置的工程地质环境密切相关，此外，通过测试也可以看出，坑道工程比浅埋掘开式工程氡浓度高，内部封闭，平时不使用的工程比内部大空间，平时使用的工程氡浓度高。147 房间和指挥部会议室细菌总数偏高主要是人员室外引入。配电室的甲醛浓度最高，主要由于绝缘材料和粘胶的散发。通过分析，总结归纳出各种污染物来源如表7所示。
（2）珠山教学坑道
珠山教学坑道属坑道式国防工程，夏季封闭防潮，冬季自然通风，平时处于维护管理状态。测试结果显示，经常有人员活动的空间，如车厢式屯兵洞、电站控制室，CO2浓度明显偏高，氡浓度略低；仓库内的甲醛浓度最高，因为各种材料较多，通风较少；屯兵洞内细菌总数最高，细菌等微生物通常附着在颗粒物上，因此会和颗粒物浓度呈现相关性。空调设备在加湿、去湿等处理过程中，本身也易导致微生物的繁殖，并且在缺少阳光、空气潮湿的地下建筑中，则更会加剧微生物污染。通过分析，总结归纳出各种污染物来源如表8所示。
（3）夫子庙人防地下商场
夫子庙人防地下商场属浅埋地下人防工程，作为书城、服装商场和小商品市场使用，空调除湿系统定时运行。相比于江苏省人防指挥所和珠山教学坑道，夫子庙人防地下商场在甲醛和TVOC浓度上明显偏高，这是因为室内建筑材料装修和衣服、饰品等较多所致，另外因为人员活动比较多，又属于浅埋工程，因此，氡的浓度较低。空调机房的CO2明显低于其他房间，因为人员活动少，通风好。通过分析，总结归纳出各种污染物来源如表9所示。
从上述三个国防、人防工程的测试结果可以看出，处于维护管理状态的工程，甲醛浓度各测试点均落在0 mg/m3~0.06 mg/m3范围内，空气中细菌总数在 280 cfu/m3~504 cfu/m3；经常使用的工程（夫子庙人防地下商场）甲醛浓度各测试点均落在0.25 mg/m3~0.30 mg/m3范围内，空气中细菌总数在168 cfu/m3~392 cfu/m3。且坑道工程比浅埋掘开式工程氡浓度高，内部封闭，平时不使用的工程比平时使用的工程氡浓度高。
3 地下空间空气污染物的危害
空气污染对人体健康的危害具有低浓度长期效应和多因素协同的特点，且地下空间比较封闭，通风状况劣于地上空间，空气污染物在空间内的不断循环，对人体健康的危害很大。
（1）CO。CO 可引起神经系统的病变。当空气中CO 的浓度轻微升高时，可引起行为改变和工作能力下降；高浓度的CO 可引起脑缺氧和脑水肿，继而发生脑血循环障碍，导致脑组织病变。CO阻碍血液中的血红蛋白和氧的结合，妨碍机体各组织的输氧功能，造成缺氧症。CO中毒严重时可出现昏睡、痉挛而造成死亡。长期低浓度接触CO 对健康也有危害，特别是对神经系统和心血管系统有一定损害。
（2）CO2。室内空气中 CO2浓度超过一定范围后对人体产生危害，且存在协同作用。CO2浓度增加与室内细菌总数、CO、甲醛浓度呈正相关，使室内空气污染更加严重。CO2污染严重时，人体会出现头痛，耳鸣、全身无力等症状，甚至出现急性中毒而导致死亡。
（3）甲醛（HCHO）。甲醛的主要危害表现在对皮肤黏膜的刺激作用。在室内达到一定浓度时，人就有不适感，大于0.15 mg/m3的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、胸闷、气喘等。浓度过高还会引起急性中毒反应，主要表现为过敏性皮炎，肺水肿等。长期低浓度接触甲醛对神经系统和呼吸系统危害巨大，可引发记忆力减退、神经衰弱及呼吸功能性障碍等。甲醛还具有遗传毒性和致癌作用。
（4）氨（NH3）。氨对眼睛、鼻黏膜及上呼吸道有强烈的刺激作用，可使接触者出现咽炎咳嗽、头痛等症状，严重时可出现支气管痉挛及肺气肿。氨溶解度极高，极易被吸附在皮肤黏膜和结膜上。NH3对接触的皮肤组织有腐蚀和刺激作用，可使组织蛋白变性，破坏细胞膜结构，减弱人体对疾病的抵抗力。浓度过高时除腐蚀作用外，还可以通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停博和呼吸停止。
（5）可吸入颗粒物（PM10）。PM10 指粒径小于10μm 的颗粒物（大气中除气体以外的固体、液体、气溶胶），可以进入人体呼吸道。这些细小的粒子易于富集空气中的有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒，吸入后，随血液在全身循环，对人体健康有很大危害。
（6）TVOC。TVOC 指沸点在 50℃~200℃的挥发性有机化合物，对人体的影响主要表现为感官效应和超敏感效应。
4 结语
作为与现代生活息息相关的地下工程，其污染愈来愈受到重视，如何预防并消除污染已迫在眉睫。本文对近十年有关地下商场、地铁车站、地下车库这三类典型地下空间污染物研究的文献进行了整理分析，筛选出 CO、CO2、PM10 以及甲醛等地下空间特征污染物，并对江苏省人防指挥所、珠山教学坑道、夫子庙人防地下商场进行了现场调查和空气质量测试，对调查测试的结果进行了分析，指出污染物的主要来源及危害，为人们如何预防污染、避免污染指明方向，并为下一步监测仪表的研制奠定了基础。
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